人工視力

視網膜是一層薄薄的神經組織，貼於眼球的後壁。1988年，科學家創造人工視覺的想法取得了重大突破。馬克·霍摩恩博士（Dr. Mark Humayun）指出，通過用電流刺激視網膜後的神經節，可讓盲人重見光明。人造視網膜投入使用時必須具備足夠小的體積，以致於醫生能將其移植到眼睛，且不會損傷眼睛中的其他組織。

基本介紹

• 中文名：人工視力
• 外文名：Artificial Vision
• 時間：1988年
• 屬性：用電流刺激視網膜後的神經節
• 性質：一層薄薄的神經組織

簡介

即使戴上眼鏡，視力也要達到一定的水平才能看到這頁上的小字。電腦上的字型一般為3毫米長、2毫米寬。在看這句話時，您可能明顯地看到眼睛每秒鐘所蒐集的數千條視覺信息。僅在視網膜中，就有幾百萬個細胞充當視覺器來發揮作用，遇光立即做出反應，這就像相機在感光膠片上捕捉畫面一樣。

這種矽芯直徑只有2毫米,它能夠恢復視力

視網膜是一層薄薄的神經組織，貼於眼球的後壁。其中一些細胞負責接受光線，而其他一些細胞則負責解釋信息和將信息通過視神經傳送到大腦。這是人們“看”的過程的一部分。如視網膜受損或失效，視覺器就會“罷工”，導致失明。據估計，世界上有超過1000萬人因視網膜問題而失明。

直到今天，因視網膜問題導致失明的人們還是很難復明，但是隨著科學界取得的一個個突破，他們重返光明的那天指日可待。有些科學家團體已經研發出了微型矽片，能夠創造人工視覺！

概述

1988年，科學家創造人工視覺的想法取得了重大突破。馬克·霍摩恩博士（Dr. Mark Humayun）指出，通過用電流刺激視網膜後的神經節，可讓盲人重見光明。試驗證明，即使視網膜退化，視網膜後的神經仍有效。據此，科學家們開始投入製作一種能傳輸圖像和恢復視力的電流脈衝的裝置。

錢幣上日期上方的點表示視網膜的真實大小

特徵

今天，這種裝置即將為數百萬因視網膜問題導致失明的人帶來光明。實際上，科學家們還在開發兩種微型矽芯，其中一種已經移植到三名盲人的眼睛上。這兩種裝置的原理相同，都具有以下特徵：

1、足夠小，能移植到眼睛中

2、需要電源持續供電

3、與周圍的眼部組織生物相容

人造矽視網膜

兩種矽質裝置中前途較光明的要數人造矽視網膜（ASR），它由Optobionics公司研發。請看本頁頂部的圖片，ASR是極其微小的裝置，比橡皮擦的表面還小。它的直徑只有2毫米，比人的頭髮絲還細。其個體這么小是有一定道理的。人造視網膜投入使用時必須具備足夠小的體積，以致於醫生能將其移植到眼睛，且不會損傷眼睛中的其他組織。

2004年6月28日與29日，芝加哥醫療中心的伊利諾斯州大學以及伊利諾斯溫菲爾德DuPage 中心醫院（Central DuPage Hospital, Winfield, Ill.）的醫生對那些因色素性視網膜炎而完全失明的患者移植了首批人造視網膜。這些經美國食品及藥物管理局（FDA）批准的手術中的初步試驗表明，來說該裝置與每個患者的眼睛都是生物兼容的。醫生要了解手術的確切結果，還要等上數個月。他們預計，患者能夠恢復部分視力，可以看到黑白圖像，但是無法看得清楚或看到顏色。

ASR約含3,500個微型太陽能電池，這些電池能將光能轉化為脈衝，模仿視桿細胞和視錐細胞的功能。為了將裝置移植到眼中，外科醫生在病人眼白部分劃開了三條細縫，它們比針的直徑還小。透過這些細縫，醫生將一個微型的切割吸塵裝置放入到眼白中，除去眼中的凝膠，並用鹽水取代之。然後，再在視網膜上開一個針尖大的開口，醫生通過這個開口注入液體，以提起部分視網膜。這樣，視網膜下空隙中就形成了一個小型凹口，用於放置裝置，然後密封ASR上方的視網膜。

微晶片進行工作時需要能量，令人匪夷所思的是，ASR能從進入眼睛的光線中獲得能量。如上所述，進入眼睛的光直接投射到視網膜上。也就是說，將ASR移植到視網膜的後面，就能接收到進入眼睛的所有光線。因為該裝置利用太陽能進行工作，所以它無需任何電線、電池或其他輔助裝置，就可獲得電能。

人工視力

約翰·霍普金斯大學、北卡羅萊那州立大學以及北卡羅蘭大學查佩爾分校的研究團隊正在研究另一種能恢復部分視力的微晶片裝置。這種裝置稱為人造視網膜構件晶片（ARCC），與ASR異常相似。兩者都是由矽製成，並通過太陽能提供能量。ARCC也很小，大約2平方毫米的面積，0.02毫米厚。同時，兩者也存在著重要的差異。

ASR置於視網膜的兩層之間，而ARCC置於視網膜頂部。因其很薄，進入眼睛的光線能穿過裝置投在晶片背後的光感器上。但是，這種光卻不是ARCC所利用的能源。其實，ARCC還有一個裝置附在一副普通眼鏡上，該裝置可直接將雷射投射到晶片的太陽能電池上，以這種方式提供能量。同時還需要一組小型的電池組給雷射提供能量。

據研究人員稱，通過採用ARCC盲人患者就能夠看到10*10像素的圖像，該圖像比本頁中的字型還要小。然而研究人員還聲稱，他們能夠研發出一種晶片，能讓盲人看到250*250象素的陣列，這樣患者就能閱讀報紙了。

工作原理

眼睛是人體最神秘的一個器官。若要了解人工視覺的製作原理，就需要先了解視網膜在“看”中的重要作用（請參見矯正鏡片工作原理以了解有關視覺工作原理的更多信息）。下面，我們來簡單解釋一下看物體的過程中眼睛所發生的狀況：

眼睛剖面圖

1、物體散射的光進入角膜。

2、 投射在視網膜上。

3、視網膜通過視覺神經將信息傳送到大腦。

4、 大腦對物體做出解釋。

眼睛中的細胞

視網膜本身就很複雜。這片薄膜位於眼睛後面，對視力有著不可或缺的作用。其主要功能就是接收和向大腦傳輸影像。眼睛中有三類主要的細胞可協助實現該功能，它們是：

1、視桿細胞

2、視錐細胞

3、神經節細胞

視網膜中約有1.25億個視桿細胞和視錐細胞，它們擔任著視覺器的職責。這兩種視覺器中，視桿細胞的數量較大，它們與視錐細胞的比例為18:1。在弱光下，視桿細胞也能工作（它們能察覺到單個光子），形成黑白圖片。一旦遇到強光（例如白天或者室內燈下），視錐細胞就能讓我們看到顏色，看清楚物體。您能閱讀這篇文章也是視錐細胞的功勞，因為它能讓我們看得更清晰。

然後，視桿細胞和視錐細胞接收的信息將傳輸給視網膜中將近100萬個細胞。這些細胞對視桿及視錐傳送的信息進行解釋，然後通過視覺神經將解釋過的信息傳送到大腦。

有幾種視網膜疾病能損傷這些細胞，進而導致失明。最常見的疾病是色素性視網膜炎和老齡性黃斑變性。這兩種病都對視網膜構成傷害，使視桿細胞和視錐細胞失效，引起周圍視覺喪失或完全失明。然而，神經節細胞和視覺神經卻能安然無恙。換言之，如果科學家們能研發出人造視桿細胞以及視錐細胞，大腦還是能接收到信息。